生活饮用水中总α、β放射性测量方法是一种快速筛选方法。如果被测饮用水中总α、β放射性测量结果低于GB5749-2006给出的指导值(总α、β指导值分别为0.5 Bq/L、1 Bq/L)^[1], 则可判定饮用该水从放射角度来说是安全的, 否则, 要进一步进行核素分析, 根据核素分析结果进行剂量估算, 从而判定该水是否真的不适合饮用。由于该方法有快速、经济、样品用量少等优点^[2], 因此被广泛应用于日常生活饮用水的判定和核应急等方面。

1 对象与方法 1.1 对象

比对的水样由中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所提供, 邮寄至我院。该比对水样为塑料瓶装, 约1.5 L, 比对样品为2% HNO₃介质(注:分析样品时不用再加入HNO₃)。

1.2 方法

GB/T5750.13-2006第1.1.6.5.2和2.1款^[3]。

1.3 仪器

MPC9604型低水平总α/β测量仪, 四个通道, 流气式, 使用的气体为P10气体(10% CH₄+ 90% Ar)。该仪器测量盘面积较大(直径5 cm), 效率和本底都非常稳定。仪器相关参数见表 1。

1.4 标准品制备 1.4.1 标准品

由中国计量科学研究院制备, α标准源质量活度为6.98 Bq/g, 内加核素241Am; β标准源为分析纯KCl, 质量活度为14.7 Bq/g。

1.4.2 制备

取已知活度的标准品制成与待测样品同样重量, 均匀平铺于测量盘内上机测量。

1.5 数据处理

将测得的本底计数率和样品计数率代入公式计算。最终结果以测量计算结果加2倍标准差表示。

2 结果与分析 2.1 比对结果

列于表 2。

2.2 偏差分析

针对所采用的检测方法, 分析几个导致水中总α、β测量产生偏差的原因。

2.2.1 化学回收率

F ≤ 1。在GB/T5750.13-2006中, 化学回收率F ≤ 1。F=1在大多数情况下是不合适的, 因为样品处理过程中必然有损失, 而忽略这种损失必然导致结果偏低。由于我们实验室使用的标准品为已知活度的粉末, 相当于标准品处理过程化学回收率等于1, 因此, 水样处理过程中化学回收率必然小于1, 化学回收率偏高会导致测量结果偏低。

2.2.2 样品与标准源密度不同

制成的样品粉末与标准源粉末密度不同必然导致差异。实际上, 由于比对的水样提供量较少(1.5L), 且要求分析水样不得少于1.0L, 这样就无法做真正的相对比较, 因此, 比对时制成的样品粉末和我们实验室目前使用的标准源密度等方面不可能相同, 甚至差异较大, 导致总α有效厚度和总β自吸收的不同, 最终影响到测量结果。

2.2.3 核素的影响

核素不同, 衰变产生的射线能量不同。饮用水样品中所含核素千差万别, 而我们实验室用的标准源粉末为单一核素, 这必然导致测量结果的差异。

2.2.4 处理过程不妥

水样加热浓缩中沸腾溅出, 渣样灰化温度过高, 处理中加浓硫酸不足或灰化不够充分吸湿等都会导致测量结果偏低。

2.2.5 仪器性能的影响

测量仪器对结果的影响与仪器的性能的多个方面有关系^[4], 这里我们只简单探讨一下影响较大的交叉干扰(串道)。从表 1可以看出, β对α交叉干扰影响基本可以忽略, 但α对β交叉干扰影响就明显了, 总α计数率较高时就不能忽略。

2.2.6 铺样的影响

样品铺得不够平整等, 这类因素影响不大, 通常会使测量结果偏低。

2.2.7 其他因素影响

比如标准品误差, 以及我们称量标准品和样品产生的误差等等, 这类因素影响可大可小, 测量中都要予以注意。

3 讨论

对照上述几个方面影响因素分析, 我院2009年报出的比对结果中因为化学回收率取值F=0.97, 且按表 1中的F (αβ)项所列的值扣除了α对β交叉干扰影响, 导致测量结果整体明显偏低, 特别是总β测量结果偏差达到26%;2010和2011化学回收率取值接近合理, 且均未对交叉干扰进行扣除, 测量结果与参考结果符合得很好, 偏差均在10%以内, 但总β测量结果偏差总体上比总α偏高(-8%比-9%高, 10%比-7%高), 交叉干扰的影响客观存在, 只是应该与表 1中F (αβ)所列数值有所不同。

对于化学回收率, 在上面分析偏差来源时, 我们描述为"化学回收率取值", 而非"化学回收率等于", 这主要是因为我们认为此处化学回收率并非真正意义上的化学回收率, 而是包含化学回收率在内的总的修正因子。因为计算公式中并无其他修正因子, 因此化学回收率以外的影响不得不纳入到了化学回收率中。对不同的实验人员这个"化学回收率"应该是不同的, 所以我们认为实验室接到样品从开始处理到最后出结果最好由同一个人负责完成, 这样可以保证这个"化学回收率"相对稳定, 便于给出准确的结果。另外, 既然这个"化学回收率"包含了实际化学回收率以外的因素, 对总α和总β来说也应该是不同的, 在这里不做进一步讨论。

对于交叉干扰, 实际测量的样品中所含核素种类较多, 而标准品中仅有单一镅-241核素, 再加上铺上测量盘样品渣密度、结构等差异, 这些都会使得交叉干扰的数值不同。我们将电镀钚源放入仪器上测量, 产生的交叉干扰仅为百分之十几, 而测量镅粉标准品时, 交叉干扰与校准证书上基本一致, 即为百分之三十几, 因此我们认为交叉干扰对于不同类型的样品, 数值应该是不同的。同一类型的样品, 比如同一地区的生活饮用水, 交叉干扰影响应该比较接近, 具体数值该取多少, 应该通过反复实验来确定。

比对中我们发现, 三年来比对的水样中放射性都远远高于现实生活中饮用水中的放射性, 只有2009年的水样中放射性相对接近现实情况, 我们该年的结果虽然也合格, 但却是三年中最差, 虽然按后来的"化学回收率"和适度去除交叉干扰进行修正, 测量结果也会很满意, 但是我们还是有些怀疑更低水平或接近现实生活中的自来水能否给出满意结果。